Relacion temperatura, corriente, tiempo para calentar un conductor

[Jartos]

Buenas a todos.

He aberto este hilo, porque no he encontrado nada que pueda entender respecto al tema que comento.

Queria calentar un trozo de conductor a una temperatura concreta. Seguramente sea cerca de 1m de hilo de hierro de 0'5 mm seccion. Se que la intensidad es una burrada, pero ese no es el problema.

Necesito saber la manera de calcular, la cantidad de amperios que pasaria por el y cuanto tiempo seria necesario para que alcanzase una temperatura concreta (supongamos que son 70ºC). En otras palabras, relacionar, la intensidad, con la temperatura y el tiempo de calentamiento.

He visto que hay formulas por ahi, pero no las entiendo. Si alguien me pudiese decir algun metodo para calcular esto, explicandomelo muy detalladamente (ya que es la primera vez que hago algo asi) se lo agradeceria.

Un saludo a todos.

 

[Eduardo]

...Queria calentar un trozo de conductor a una temperatura concreta. Seguramente sea cerca de 1m de hilo de hierro de 0'5 mm seccion. Se que la intensidad es una burrada, pero ese no es el problema.

Que valores de intensidad considerás que son "una burrada"?
No creés que depende de que se esté hablando? O para vos es lo mismo alimentar un 555 que calentar un alambre?

Necesito saber la manera de calcular, la cantidad de amperios que pasaria por el y cuanto tiempo seria necesario para que alcanzase una temperatura concreta (supongamos que son 70ºC). En otras palabras, relacionar, la intensidad, con la temperatura y el tiempo de calentamiento.

O sea que para vos calentar un alambre a una temperatura determinada es sólo cuestión de saber que corriente aplicar... Te dá lo mismo si el alambre está en el vacío, en aire quieto, en aire en movimiento, sumergido en agua o envolviendo un tubo .

He visto que hay formulas por ahi, pero no las entiendo. Si alguien me pudiese decir algun metodo para calcular esto,

Pibe, la temperatura a la que se va a estabilizar el alambre depende por supuesto de la seccion,resistividad y corriente aplicada, pero también depende (y mucho) de la disipación al ambiente.
Y para el tiempo en que demore en estabilizarse se depende además de la capacidad calorifica de las masas en juego --> Un alambre de 0.5mm en el aire se estabiliza en pocos segundos, pero sumergido en un tanque de agua puede demorar 1 día.

Como de estos dos últimos factores normalmente sólo se conoce una aproximación grosera de su magnitud, es preferible hacer primero ensayos de calentamiento con el rango de corrientes que "a ojo" nos parecen que pueden andar (en tu caso de 1 a 10A dependiendo de las condiciones de disipación) y con esos valores dimensionar el control final.

explicandomelo muy detalladamente (ya que es la primera vez que hago algo asi) se lo agradeceria.

No te parece que tendrías que haber empezado vos explicando muy detalladamente lo que querés hacer?

 

[Jartos]

Vamos a ver.

Que valores de intensidad considerás que son "una burrada"?

Lo de que la intensidad era una burrada, viene porque calculando la resistencia del conductor a 70º, me salian aproximadamente 60A. Esto lo he deshechado, porque no me era util. De ahi viene a q pudiera ser una burrada la intensidad. con esta parte, llego a la conclusion de que no tengo ni idea de la intensidad. Busco una manera de calcularla.

O sea que para vos calentar un alambre a una temperatura determinada es sólo cuestión de saber que corriente aplicar...

Suponemos que el aire esta quieto, a 20ºC

hacer primero ensayos de calentamiento con el rango de corrientes que "a ojo" nos parecen que pueden andar (en tu caso de 1 a 10A dependiendo de las condiciones de disipación)

Entonces es mejor probar entre esas intensidades hasta conseguir la temperatura que queremos?

No te parece que tendrías que haber empezado vos explicando muy detalladamente lo que querés hacer?

Si no sabia por donde empezar, me era un poco dificil facilitar los datos que hacian falta. Empiezo a hacerme una idea del asunto. Independientemente, hay algun sitio donde expliquen como hacer el calculo teorico para este tema?

Muchas gracias.
Un saludo

 

[Limbo]

Buenas,

Yo estoy buscando algo parecido y encontre dos formulas en un libro que tengo. Una es al ley de Joule (Son las cal desprendidas en un tiempo concreto. No sé si servira) y la otra es para saber cuantas calorias necesitas para elevar la temperatura xºC a yºC.

Ley de joule:
cal = 0,24 * R * I^2 * t

1J = 0,24 cal
R = Resistencia
I = Intensidad
t = Tiempo en segundos

Y la otra (El libro no dice su nombre):
cal = c * m * At(Diferencia de temperatura)

c = Calor especifico del material
m = masa del material en gramos
At = Diferencia de temperatura (Por ejemplo: 60ºC[Queremos esa temperatura] - 25ºC[Temperatura ambiente])

Es lo unico que he encontrado sobre esto de calentar un alambre de un material.

Por cierto, alguien sabe alguna tabla de calor especifico de materiales en J/gºC? En la wiki no se interpretar la tabla que hay.

Saludos.

 

[tecnogirl]

... Es lo unico que he encontrado sobre esto de calentar un alambre de un material....

El tema ya se ha tratado en el FE:
https://www.forosdeelectronica.com/search.php?cx=partner-pub-2315955773772045%3Ajebhos-oqik&cof=FORID%3A10&ie=ISO-8859-1&q=calentar+alambre&siteurl=www.forosdeelectronica.com%2Ff27%2Frelacion-temperatura-corriente-tiempo-calentar-conductor-36773%2F#896
Saludos

 

[Eduardo]

Yo estoy buscando algo parecido y encontre dos formulas en un libro que tengo.........

Tenes que diferenciar dos cosas: Una es la estimacion del tiempo que puede demorar algo en alcanzar una temperatura (las formulas que encontraste son para esto) y otra es la potencia que hay que seguir suministrando para mantenerlo a esa temperatura.
Lo primero depende principalmente de la capacidad calorifica y lo segundo depende de la disipacion al ambiente.

Para saber que temperatura levantara algo cuando esta disipando potencia, simplemente se usa la resistencia termica (Rth) .
El problema que Rth depende del material y la geometria, por lo tanto no vas a encontrar una formula general, cuanto mucho valores para formas tipicas.
O en los casos donde es necesaria para el diseño, como el caso de los disipadores. Ya viene dada por el fabricante. Lo mismo para el encapsulado de los transistores.

or cierto, alguien sabe alguna tabla de calor especifico de materiales en J/gºC? En la wiki no se interpretar la tabla que hay.

El calor especifico se da normalmente en calorias/gºC , lo unico que tenes que hacer es multiplicar por 4.186 para pasar a J/gºC .

 

[Limbo]

Y la otra (El libro no dice su nombre):
cal = c * m * At(Diferencia de temperatura)

c = Calor especifico del material
m = masa del material en gramos
At = Diferencia de temperatura (Por ejemplo: 60ºC[Queremos esa temperatura] - 25ºC[Temperatura ambiente])

Pero en esta formula no hay ninguna variable que hable del tiempo,¿Como es posible que calcule el tiempo que tarda un material en alcanzar cierta temperatura?

Gracias a los/as dos.

 

[Eduardo]

Pero en esta formula no hay ninguna variable que hable del tiempo,¿Como es posible que calcule el tiempo que tarda un material en alcanzar cierta temperatura?

Esa formula te da la energia necesaria para tener esa variacion de temperatura. Es lo mismo que si te dijera cuantos litros de combustible necesitas para hacer 500km.

Para saber el tiempo tenes que decidir que potencia aplicas.
Como Energia = Potencia*tiempo --> de ahi sacas el tiempo que vas a demorar.

Ej: Para llevar 1 litro de agua de 20° a 100° vas a necesitar
Energia = (100-20)*1000 = 80000 calorias = 335000 Joules

Si la potencia aplicada es 2kW --> se calentara en 335000/2000 = 167 seg ~ 3 min

Donde de paso se ve lo "costoso" en terminos de potencia que es calentar agua.

 

[Limbo]

Ya entiendo.

Gracias por la aclaracion.
Saludos.

 

[carlosconcha]

Esa formula te da la energia necesaria para tener esa variacion de temperatura. Es lo mismo que si te dijera cuantos litros de combustible necesitas para hacer 500km.

Para saber el tiempo tenes que decidir que potencia aplicas.
Como Energia = Potencia*tiempo --> de ahi sacas el tiempo que vas a demorar.

Ej: Para llevar 1 litro de agua de 20° a 100° vas a necesitar
Energia = (100-20)*1000 = 80000 calorias = 335000 Joules

Si la potencia aplicada es 2kW --> se calentara en 335000/2000 = 167 seg ~ 3 min

Donde de paso se ve lo "costoso" en terminos de potencia que es calentar agua.

Hola, un problema similar.
Para no enredarnos consideremos disipación cero, ambiente cerrado, sin vientos... un poco ideal, ya me las arreglo para aislar lo mejor posible, tengo que calentar una plancha de acero de 1000 x 2000 x 10 mm desde 10 ºC hasta 350 ºC en aproximadamente una hora y luego mantenerla en esa temperatura durante el proceso que realiza. ¿cuanta energía requiero? y ¿cuanta potencia debo aplicarle para hacerlo en este tiempo?
De antemano gracias